SERIE DE EXERGIA 1

TAREA TERMODINÁMICA APLICADA

1. Vapor de Agua
 Calcule la exergía específica de un flujo de agua saturada que se
encuentra a una presión de 1.5 MPa.
 Calcule la exergía específica de un flujo de vapor saturado que se
encuentra a una presión de 1500 kPa . Evalúe la variación de entalpía y
exergía para el vapor saturado en un rango de presiones de 800 a 6000
kPa
 Evalúe la exergía específica deun flujo de vapor sobrecalentado que se
encuentra en las condiciones P=1500 kPa y T=380 ºC. Haga un análisis
de cómo varía la exergía tanto con la presión (a T=cte) como con la
temperatura (a P=cte).

2. Expansión Isotérmica
 Determine la pérdida de exergía producida en la expansión isotérmica de
nitrógeno desde P= 600 kPa a una presión P= 100 kPa. Considere que el
nitrógeno se comporta como ungas ideal.
3. Enfriamiento a presión constante
 Determine la variación de exergía específica de un flujo de agua caliente que
se enfría desde T = 90 ºC hasta T = 45 ºC a presión atmosférica.

4. En una turbina adiabática de dos etapas entra vapor a 9 MPa y 500 C a una tasa
de 15 kg/s. Diez por ciento del vapor se extrae al final de la primera etapa a una
presión de 1MPa para otro uso. El restodel vapor se expande aún más en la
segunda etapa y sale de la turbina a 50 kPa. Si la turbina tiene una eficiencia
isentrópica de 88%, determine la exergía destruida durante este proceso como
consecuencia de las irreversibilidades. Suponga que las condiciones del AER
son de T=25 °C y P=101 kPa.
5. Si 10000 kg/h de gases de combustión circulan por una turbina adiabática, cuya
potencia en el eje es de1100 Hp, p1 = 400 kPa; t1 = 850°C; p2 = 110 kPa; t2 =
527°C, se pide calcular la efectividad térmica de la instalación, siendo t 0 = 25°C,
Cpgases = 1,0048 kJ/kg °K; k = 1,4 despreciando ΔEp y ΔEc y suponiendo que
los gases se comportan como gases ideales.

6. Dos bloques de hierro (cp=500 J/kgK) yacen en tierra. El bloque A (200 kg)
está a 400K, el bloque B (100 kg) está a 500K. El piso y losalrededores están a
300 K. ¿Cuál bloque tiene mayor exergía?

7. Una planta química grande descarga 3.6 ton/hr de vapor limpio de baja presión
(200º C y 101 kPa) a los alrededores (25º C, 101 kPa). ¡Qué desperdicio! ¿Cuál
es la máxima potencia recuperable de esta corriente?
8. Se puede extraer de la tierra vapor geotérmico a 500 kPA y 250º C en las
cataratas Klamath, OR, a 1000 kg/min. Con losalrededores a 25º C, ¿cuánta
potencia puede generarse de esta fuente?
9. Una planta de hielo producirá 100 toneladas métricas de hielo por hora en un
proceso continuo. ¿Cuántas máquinas Dodge de seis en línea de 225 hp cada una
se necesitan para realizar el trabajo si el agua se toma a 20º C, se enfría a 0°C y
después se congela?
Datos El calor se elimina a 20º C.
La eficiencia total de la planta es20%
10. ¿Cuál es la cantidad teórica mínima de trabajo necesario para separar una
corriente de aire en dos corrientes, una de oxígeno puro (21%), la otra de
nitrógeno más trazas de gases (79%), si todo esto ocurre a 300K y 101kPa?
11. Un gas ideal (cp=36 J/molK)a 500 K y 101 kPa se comprime a 1 MPa y
entonces después de un intercambio apropiado de calor se conduce por tubería a
un proceso. Todaesta operación tiene lugar en un medio a 300 K. El trabajo de
bombeo real necesario para esta operación es cerca de 20 KJ/mol de gas.
Compare este valor con
a)

El mínimo trabajo requerido para una compresión reversible
adiabática del gas. Note que la temperatura final del gas será
superior a 500 K.
b)
El trabajo mínimo requerido para una compresión isotérmica. Aquí
la temperatura final será 500K.
c)
El trabajo mínimo necesario para llevar el gas a 10 MPa y 500 K.
d)
Si el gas producido se entregará a 1 MPa y 300 K, ¿cómo afecta
esto su respuesta a la parte (c)?
12. El Chemical and Engineering Nes, 21 de abril de 1980, p. 34, habla de la
producción de potencia a partir de salmuera geotérmica del campo geotérmico
Mesa del este, en el Valle Imperial de California (T prom= 27ºC). En la...